2나노 공정의 숨은 승부처, '초순수' 소재로 판을 짜는 삼양사

반도체 미세 공정 경쟁이 3나노를 넘어 2나노 세대로 진화하면서, 칩 내부의 트랜지스터 하나하나를 정의하는 공정 변수의 중요성이 극도로 커지고 있습니다. 이 정교한 작업에서 결정적인 영향을 미치는 요소 중 하나가 바로 '초순수(Ultrapure Water)'입니다. 이온 함유량이 거의 0%에 가까운 초순수는 반도체 세정 공정에서 필수불가결한 소재로, 이 물을 만들어내는 핵심 기술이 바로 '이온교환수지'입니다.

삼양사가 이러한 초미세 공정의 흐름에 발맞춰, 초순수 생산용 이온교환수지 제품군인 '트리라이트(TRILITE)'의 기술 사양과 2나노 공정 대응 전략을 공개했습니다. 이번 공개는 단순한 제품 홍보를 넘어, 반도체 소재의 국산화와 글로벌 공급망 내에서의 경쟁력 확보라는 측면에서 주목할 만한 사안입니다.

초미세 공정을 규정하는 초순수의 기술적 요건

반도체 공정이 미세해질수록 물속의 극미량 불순물이 칩의 수율과 신뢰성에 미치는 영향은 치명적이 됩니다. 특히 2나노와 같은 초미세 공정에서는 붕소(Boron)와 같은 특정 불순물의 관리 기준이 극도로 엄격해집니다. 붕소는 도판트로 사용되어 반도체 성능에 직접적인 영향을 미칠 수 있기 때문에, 1ppt(1조 분의 1) 이하로 통제되어야 할 정도로 정밀한 제어가 요구됩니다 ¹, ².

이러한 초순수를 제조하는 공정은 크게 전처리, 순수 제조, 그리고 초순수 제조 단계로 나뉩니다. 마지막 단계인 폴리싱 시스템에서는 요구되는 순도 등급에 따라 최적화된 이온교환수지가 사용되며, 이는 반도체 공정의 품질을 결정짓는 핵심 변수가 됩니다 ².

![Image: High-purity semiconductor manufacturing facility cleanroom with water purification piping system]

삼양사 '트리라이트' 제품군의 기술 사양과 차별점

삼양사가 공개한 초순수용 이온교환수지 '트리라이트'는 반도체 및 디스플레이 초순수 제조 공정에 최적화된 제품군입니다. 이 제품군은 균일계수 1.1 이하라는 높은 물리적 균일성과 이온전환율 H⁺ 99.9% 이상, OH⁻ 97.0% 이상을 보장하는 것이 특징입니다 ¹, ². 이러한 특성 덕분에 빠른 유속에서도 높은 운전교환용량을 유지할 수 있어 효율적인 초순수 생산이 가능합니다 ².

제품의 용도와 요구 순도 등급에 따라 세분화된 라인업을 갖추고 있습니다. 일반 전기전자용 'UPRM100U'는 비저항 17.0㏁·cm 이상을, 디스플레이 및 반도체용 'UPRM300U'는 비저항 18.2㏁·cm 이상과 TOC(총유기탄소량) 1ppb 미만 관리 기준을 적용합니다. 최상위 반도체용 등급인 'UPRM400U'는 이러한 기준에 더해 금속 불순물까지 엄격하게 관리하여 초미세 이온 및 유기물 제어가 가능합니다 ².

특히 2나노 공정 대응을 위한 핵심 카드로 'CLR-B3UP'이 주목됩니다. 이는 보론 제거 전용 수지로, 총교환용량 0.9eq/L 이상 및 보론 교환용량 0.4eq/L 이상의 성능을 갖췄습니다. 이 전용 수지는 붕소 불순물을 효과적으로 제어하여 폴리싱 시스템의 수명을 연장하고 공정 수율을 높이는 데 기여하도록 설계되었습니다 ².

![Image: Close-up of high-performance ion exchange resin beads with semiconductor wafer background]

50년 업력이 만든 '균일계 이온교환수지' 기술의 기반

삼양사의 초순수 소재 기술력은 1976년 국내 최초로 이온교환수지 생산을 시작한 긴 역사의 산물입니다. 회사는 2011년 초순수용 이온교환수지 개발에 성공하여 국내 소재 국산화의 발판을 마련했으며, 이는 최근 반도체용 제품 상용화로 이어졌습니다 ¹.

이러한 기술적 진전을 가능하게 한 물리적 기반은 군산에 위치한 연산 2만 톤 규모의 이온교환수지 공장입니다. 아시아 최대 규모를 자랑하는 이 시설은 고난이도 공정인 '균일계' 이온교환수지를 대량 생산할 수 있는 핵심 인프라로, 글로벌 이온교환수지 시장에서 균일계 제품을 생산할 수 있는 기업은 전 세계에 4곳뿐인 것으로 알려져 있습니다 ¹.

시장조사에 따르면 글로벌 이온교환수지 시장은 약 2조 원 규모로, 연평균 4~5% 성장세를 보이고 있습니다. 특히 국내 초순수 시장은 2026년 약 1조 5,000억 원 규모로 확대될 것으로 전망되며, 이는 그동안 미·일 업체에 의존도가 높았던 시장을 국산 기술로 대체할 수 있는 기회가 될 수 있음을 시사합니다 ¹.

![Image: Large-scale industrial resin production plant exterior in Gunsan]

기술 국산화를 위한 협력 생태계와 전략적 포석

삼양사는 초순수 생산기술 국산화를 위해 한성크린텍과 양해각서(MOU)를 체결하고 협력 체계를 구축했습니다. 이 구조는 삼양사가 이온교환수지 '트리라이트'를 공급하고, 한성크린텍이 설비 설계 및 시공을 담당하는 형태로 진행되고 있습니다 ¹.

이러한 소재 기업과 설비 기업의 결합은 소재 단독의 성능을 넘어, 실제 현장에서 작동하는 '초순수 생산 시스템 전체의 국산화'를 가속화하는 전략으로 해석됩니다. 글로벌 순환경제와 소부장(소재·부품·장비) 국산화 흐름 속에서 한국 기업이 단순한 제조를 넘어 핵심 기술 주도권을 확보하려는 움직임의 일환인 셈입니다 ¹.

결과적으로 삼양사의 초순수 소재 공개는 반도체 2나노 공정의 기술적 요구 사항에 대응하는 소재적 해법을 제시하는 동시에, 국내 반도체 산업의 공급망 안정성과 기술 자립도를 한 단계 높이는 중요한 이정표로 평가할 수 있습니다.